你有沒有想過，或許《黑客帝國》不是科幻，我們真的生活在一個矩陣之中？

【資料圖】

最近，來自樸茨茅斯大學的物理學家Melvin Vopson準備做一個試驗，來測試我們是不是生活在計算機程序之中。

不過，因為實驗資金短缺，他發(fā)起了一項眾籌。

從目前的進展來看，Vopson博士距離目標就只差99%了。

但很多國外網友對此的反應是：騙錢的吧？

不吹不黑，讓我們先來看看，物理學家們都說過什么。

別不信，我們的宇宙可能是計算機模擬出來的

長期以來，這樣一個問題，一直在困擾著全世界的物理學家——

為什么我們的宇宙，這么適合生命的進化？

許多物理學家認為，宇宙能夠維持生命這一事實，微妙地取決于它的各種基本特征，特別是自然法則的形式、某些自然常數的值以及宇宙的各個方面處于早期階段的條件。

節(jié)選自《微調：斯坦福哲學百科全書》

這是一個幸運的巧合，我們必須接受它作為原始設定。顯然，宇宙是由一些創(chuàng)造了適合生命的條件的神圣設計師創(chuàng)造的。而生命的微調表明，存在多個其他宇宙，與我們自己宇宙中的條件截然不同。

根據標準貝葉斯調節(jié)可以推斷，的確有一位「宇宙設計師」存在

為什么物理定律和常數采用允許恒星、行星和生命發(fā)展的非常具體的值？

節(jié)選自《上帝的旅行速度能超過光速嗎？》

而宇宙的膨脹力，比如暗能量，都比我們理論上以為的要弱得多。

這是為了讓物質聚集在一起，而不是被撕裂。

某種強大的東西必須負責為宇宙的增長增加額外的推動力。然而，物理學已知的這種能量無法解釋排斥力，導致物理學家將這種神秘力量稱為「暗」能量

為什么這些設定都這樣自然，自然到仿佛理所當然?

一個可能的答案是，我們生活在多重宇宙中。其中一個宇宙變成了我們的宇宙，所以沒什么可驚奇的。

還有一個讓人脊背發(fā)涼的答案是——

我們的宇宙其實是一個計算機中的模擬，其他生命（也許是更高等的外星文明）在微調種種條件。

許多信息物理學家支持后一種理論。

如果這種理論為真，那就表明，時空和物質不是宇宙中的實體。

恰恰相反，在這種情況下，種種物理現實實際上就是由信息比特組成的。

而我們對于時空的體驗，都是從這些信息中產生的。

在這篇發(fā)表于2010年的信息物理學論文中，科學家表明：物理學的兩個主要領域，統(tǒng)計力學和量子力學，都建立在概率和熵的基礎上。

這些都是推理理論，也就是說，物理定律并不反映宇宙中的秩序，相反，它們是從我們對宇宙的描述所強加的秩序中推導出來的。

(A) 一個事件x在一條鏈上的投影是鏈上包括x的最小事件；(B) 在這個位置集中，元素x和y可以被鏈P所量化，元素z則不能被量化；(C) 元素的多個鏈可以用來量化元素的數量

另外，溫度是從原子的集體運動中「出現」的。

所以，從根本上說，沒有一個原子具有溫度。

種種現象說明，「我們的整個宇宙是由計算機模擬出來的」，這是一件非常可能的事。

這種說法并不新鮮。

早在1989年，傳奇的物理學家John Archibald Wheeler就提出這一理論：從根本上講，宇宙是「數學」的，可以說，宇宙是從信息中產生的 。

Wheeler被稱為現代廣義相對論之父，「物理學界接近自然界的奇跡」

他創(chuàng)造了這句著名的格言—— 「it from bit」。

觀察宇宙的行為會創(chuàng)造它嗎？

在2003年，一位牛津大學的哲學家Nick Bostrom也提出了自己的模擬假說理論，認為我們很有可能生活在模擬之中。

在論文摘要中，他這樣寫道：本文認為至少以下命題之一是正確的——

（1）人類很可能在到達「后人類」階段之前滅絕；(2) 任何后人類文明都極不可能對其進化歷史（或其變體）進行大量模擬；(3) 我們幾乎肯定生活在計算機模擬中。

因為如果一個文明足夠先進，就應該達到這樣一種程度：他們的技術如此復雜，以至于模擬與現實根 本無法區(qū)分，而參與者也不會意識到，其實自己身處模擬之中。

2002年，MIT的物理學家Seth Lloyd再次提出: 整個宇宙可能是一臺巨大的量子計算機，從而將模擬假說提升到一個新的水平。

證據是什么？

Vopson博士表示，有相當多的證據表明，我們的物理現實可能是模擬的虛擬現實，而不是獨立于觀察者而存在的客觀世界。而任何一個虛擬現實世界，都將以信息處理為基礎。

這意味著這個世界中的一切，最終都會被數字化或像素化到的最小尺寸——比特，然后就無法進一步細分了。

在量子力學中，物理學家普朗克就曾提出了一套單位來簡化物理定律的表達。

僅使用自然界中的五個常數，你、我，甚至來自半人馬座α星的外星人，都可以到達這些相同的普朗克單位。

它們就是大名鼎鼎的「普朗克單位」：長度、質量、溫度、時間和電荷。它們可以被看作整個世界的分辨率。

同樣的道理，構成宇宙中所有可見物質的基本粒子，就是物質的最小單位。

簡而言之，我們的世界是像素化的。

支配宇宙中一切事物的物理定律，也跟計算機代碼行一樣，模擬在執(zhí)行程序時將遵循這些代碼行。其中，數學方程式、數字和幾何圖案無處不在。

如此看來，我們的世界似乎也完全是由數學構成的。

在物理學中，也有一個證據能夠支持模擬假設理論，就是宇宙中的最大速度限制——光速。在虛擬現實中，這個限制對應的就是處理器的速度限制，或處理能力的限制。

我們知道，一個超負荷的處理器會減慢計算機的處理速度。同樣，愛因斯坦的廣義相對論 表明，時間在黑洞 附近也會變慢。

是的，或許量子力學中，就存在著最有力的證據，能夠支持模擬假說。

我們周圍的世界，似乎并不是「真實」的：處于確定狀態(tài)（例如特定位置）的粒子似乎并不存在 ，除非去實際觀察或測量它們。相反，它們同時處于不同狀態(tài)的混合之中。

眾所周知的「薛定諤的貓」

同樣的，虛擬現實也需要觀察者或程序員來讓事情發(fā)生。

此外，在「量子糾纏」的影響下，兩個粒子會詭異地連接在一起。如果你操縱一個，另一個也會自動受到操縱無論它們相隔多遠。效果似乎比光速更快，但這理應是不可能的。

然而，通過以下事實便可以解釋了：在虛擬現實的代碼中，所有「位置」（點）與中央處理器的距離應該大致相等。

因此，雖然我們可能認為兩個粒子相距數百萬光年，但如果它們是在模擬中產生的，就不是如此。

巧了不是，今年獲得諾貝爾物理學獎的三位物理學獎，恰恰證明了這種跨越空間的、瞬間影響雙方的量子糾纏的確存在。

愛因斯坦一直反對這種糾纏，稱之為「鬼魅的超距作用」。

而這三位物理學家，讓愛因斯坦打臉了。

眾籌實驗：還剩一個多月，還差158萬

如果整個宇宙都是模擬的，那么是否我們可以通過實驗來證明這一假設？

為此，Melvin M. Vopson博士，樸茨茅斯大學物理學高級講師，信息物理研究所的聯(lián)合創(chuàng)始人和首席科學官，準備做一個實驗。

機構首頁：https://www.informationphysicsinstitute.org/

我們可以合理地假設，一個模擬的宇宙會在我們周圍的任何地方包含大量的信息比特。而這些信息比特代表代碼本身。

用于計算整個宇宙信息量的黑洞熵公式

根據Vopson博士提出的質量-能量-信息（M/E/I）等價原理，質量可以表示為能量或信息，反之亦然。由此可以得出，信息比特也必須具有一定的質量。

論文地址：https://doi.org/10.1063/1.5123794

在2021年發(fā)表的論文中，Vopson博士計算了宇宙中所有基本粒子所包含的信息量。

論文地址：https://doi.org/10.1063/5.0064475

隨后，Vopson博士在2022年發(fā)表的論文中進一步提出，通過實驗的形式來對這些預測進行驗證。

該實驗包括通過讓基本粒子和它們的反粒子（所有粒子都有自己的「相反」的版本，它們是相同的，但有相反的電荷）在能量閃光中湮滅，從而消除基本粒子內部包含的信息——發(fā)射出「光子」，或光粒子。

論文地址：https://doi.org/10.1063/5.0087175

最后，這項研究還可以解決現代物理學的另一個巨大好奇心：被稱為「暗物質」的神秘物質的性質。

人們普遍認為，宇宙中的物質分布約為5%的普通重子物質，27%的暗物質，而且，68%的宇宙是由更令人困惑的東西組成的，稱為「暗能量」。

暗物質最早是在20世紀20年代被提出來解釋觀察到的恒星速度異常，后來在20世紀30年代，又需要一些看不見的物質來解釋星系團的動力學和穩(wěn)定性。

然而，暗物質存在的最有力的科學論據是在1970年代從研究星系旋轉曲線中得到的。

不幸的是，到目前為止，所有分離或探測暗物質的努力都失敗了。

根據M/E/I等價原理，當信息在平衡狀態(tài)下存儲時，信息比特必須具有一個小的質量。

因此，信息比特具有標量玻色子粒子的特征，沒有電荷，沒有自旋，除了質量/能量之外沒有任何其他屬性。

這樣的信息粒子將只通過引力相互作用顯示其存在，但它不可能被探測到，因為它不會與電磁輻射相互作用。

這些實際上是難以捉摸的「暗物質」的特征，它的存在只通過引力相互作用來推斷，但從未被觀察或探測到。

這促使Vopson博士提出了一個激進的想法，即信息可能是宇宙中缺失的暗物質，還推測「信息」是繼固體、液體、氣體和等離子體之后的第五種物質狀態(tài)，并可能是宇宙中的主要物質形式。

實驗需要什么？

為了進行擬議實驗，Vopson博士需要搭建一個正電子湮滅系統(tǒng)。

其中包括可以同時探測伽馬和紅外光子的定制組件，此外樣品和正電子發(fā)射器也必須使用薄膜生長技術專門制作。

目前，大部分所需的儀器和工具可以在樸茨茅斯大學獲得。

而且Vopson博士還與另一個已經在進行正電子湮滅實驗的學術小組討論了合作的問題，因為這將最大限度地減少大部分設備的購買費用。

所需資金將用于支持樣品-檢測器定制系統(tǒng)，購買紅外檢測器、樣品室、鎖定放大器、系統(tǒng)組裝和使用LabView的軟件開發(fā)，以及為一名研究人員和技術員提供1年的全職研究經費。

Vopson博士估計，建造和執(zhí)行實驗所需的資金為18.5萬英鎊，并希望在這次活動中能籌集到8.5萬英鎊，之后通過向英國研究資助機構申請資金來補充剩余的差額。

回報有什么？

除了有機會為這個獨特的科學實驗做出貢獻外，Vopson博士為支持者提供一系列獨特的福利：

無論金額多少，每個人都將可以在這個研究項目的論文上署名，并收到出版物的PDF文件。

每位支持者都將被邀請免費參加未來關于這項研究的公開講座（在線）。

捐款數額巨大的，則會被邀請加入信息物理研究所的管理委員會。

此外還有：

與Vopson博士在一家頂級餐廳會面并享用晚餐。

為任何規(guī)模的團體或組織提供關于這項研究的私人講座。

以50英鎊的價格獲得一篇裝裱好并帶有簽名的文章。

「你的意思是，我們都是NPC？」

看到這個消息，外網的一眾網友迅速炸翻了天：「笑死，合著我們都是NPC??！」

不少網友表示「純屬胡扯」：

「哇，這個帖子充滿了偽科學和瘋狂的一廂情愿?！?/p>

「這篇文章開始是在解釋一些與計算機架構概念相似的科學。但最后，作者卻把你帶到了一個『眾籌網站』。這顯然是一個騙局和假新聞?！?/p>

甚至有人直言作者只有「高中物理水平」：

「這個人實在有點狂妄，因為他的結果都是基于高中水平的『物理』和數學?！?/p>

「盡管實驗涉及到一對正負電子的湮滅，但QED甚至沒有被提及。這是一個在標準粒子模型中非常清楚的過程?！?/p>

「這是三流的物理學，不要愛上這個家伙和他的『眾籌』實驗！」

對此，也有人很認真地分析到，「2003 年，英國牛津大學的哲學家Nick Bostrom提出了他的模擬假說，這表明我們實際上很可能生活在模擬中。你認為Bostrom在這之前看過電影《黑客帝國》嗎？」。

《黑客帝國》是一部誕生于1999年的科幻史詩級巨著。影片講述一名年輕的網絡黑客尼奧發(fā)現，看似正常的現實世界實際上是由一個名為「矩陣」的計算機人工智能系統(tǒng)控制的。

這位網友的意思顯然是，Bostrom是受到了這部電影的啟發(fā)，才打開了如此「荒謬」的腦洞。

最后也有不少網友對此深信不疑，并表示：

「如果我真的生活在一個計算機程序中，那么我真的很需要一些『作弊代碼』?！?/p>

作者簡介

Melvin M. Vopson是樸茨茅斯大學的一名博士生導師。

他曾在布加勒斯特大學大學獲得物理學學士和碩士學位，博士則畢業(yè)于中央蘭開夏大學。

根據作者的Google Scholar顯示，Vopson的主要研究興趣集中在「鐵素體和多鐵素體」、「薄膜」、「信息論」、「多熱量和熱量冷卻」和「儀器開發(fā)」，論文共獲得2345次引用。

一篇發(fā)表于2015年的論文《多鐵性材料的基本原理及其可能的應用》，發(fā)表于《固態(tài)和材料科學評論》，共獲得444次引用。這也成為了Vopson科研生涯的扛鼎之作。

梅爾文開發(fā)了固體表征的新光學技術、多鐵性材料的新計量學、鐵電體極化反轉的非平衡理論、數字存儲器的新技術，包括發(fā)現四態(tài)反鐵電記憶效應、多鐵材料中的多熱效應、質量-能量-信息等效原理以及物質第五態(tài)。

另外，Vopson的論文2017年至今共獲得1474次引用，并且逐年攀升。可見他的研究成果，在業(yè)內還是有一定影響力的，并不是只有高中物理水平的「民間科學家」。

關鍵詞： 物理學家 虛擬現實 樸茨茅斯